SPS法制备Si 3 N 4 /6061Al复合材料的显微组织及性能研究
发布时间：2021-02-14 08:14
本文利用放电等离子体烧结（Spark Plasma Sintering,SPS）工艺制备了体积分数为25%,30%和35%的Si3N4/6061Al复合材料,并对其显微组织与性能做了系统研究。对SPS工艺进行了探索,重点研究脉冲条件对制备的复合材料显微组织和力学性能的影响。采用优化的SPS工艺制备不同体积分数的复合材料,对复合材料的时效行为与界面反应进行了详细分析,并基于热力学原理计算了界面反应的吉布斯自由能。对不同体积分数的复合材料的力学性能、热物理性能进行研究,讨论了各自的影响因素。同时,对30%Si3N4/6061Al复合材料的超声钎焊性能进行了初步探索。研究了SPS脉冲条件对30%Si3N4/6061Al复合材料的影响。结果表明SPS制备的复合材料中增强体Si3N4出现了烧结连接的现象,随着脉冲条件的减小,Si3N4颗粒的烧结连接程度增强。复合材料界面反应受脉冲条件影响,随脉冲条件的减小界面反应程度逐渐加剧。脉冲条件对复合材料的力学性能研究结果表明,ton:toff为2:1时复合材料具有最优的综合力学性能,其抗拉强度499MPa,延伸率1.52%,弹性模量125GPa,断裂韧性...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温拉伸后Si3N4/Al复合材料的界面形貌
图 1-2 800℃保温 10min Si3N4/Al 复合材料界面 TEM 分析[23](a) 界面形貌；(b) 界面在 Si3N4[001]带轴高分辨照片图 1-3 Si3N4/Al 复合材料界面反应物形貌[24]l2O4在 Si3N4[1120] 带轴；(b) MgAl2O4在 Si3N4[10 10] 带轴；(c) MgO带轴的高分辨照片 等人[25]研究了无压浸渗法制备 Si3N4/Al-Mg 复合材料的浸渗
图 1-3 Si3N4/Al 复合材料界面反应物形貌[24]Al2O4在 Si3N4[1120] 带轴；(b) MgAl2O4在 Si3N4[10 10] 带轴；(c) MgO带轴的高分辨照片g 等人[25]研究了无压浸渗法制备 Si3N4/Al-Mg 复合材料的浸渗界 容易蒸发，在界面前沿的 Mg 与 Si3N4发生反应生成 Mg3N2；由 950℃的制备条件下该反应的吉布斯自由能为-224.6 kJ/mol，具。随着浸渗界面的推进，Mg3N2与 Al 反应生成 AlN，由于该置提高界面前沿处陶瓷颗粒与基体的润湿性。]等人对压力浸渗法制备的 Si3N4/Al 复合材料的界面反应进行了，在热处理温度低于 850℃时，Si3N4-Al 的界面产物有限；当温度面处会有一层界面层出现，能谱结果显示为 AlN、Al 和 Si，如液相的扩散能力较强，一些 Al 原子会穿过界面和 Si3N4反应，生的 Si 原子会扩散或者溶解在 Al 基体中。所述，Si3N4与 Al 在一定温度和时间下可以发生不同程度的界面反应物与增强体表面氧化状态以及基体合金元素有关，因为合
【参考文献】：
期刊论文
[1]Aging Behavior of Nano-SiC/2014Al Composite Fabricated by Powder Metallurgy and Hot Extrusion Techniques[J]. Zhiguo Wang,Chuanpeng Li,Huiyuan Wang,Xian Zhu,Min Wu,Jiehua Li,Qichuan Jiang. Journal of Materials Science & Technology. 2016(10)
[2]SiC颗粒尺寸对铝基复合材料组织性能的影响[J]. 王行,谢敬佩,郝世明,王爱琴. 粉末冶金技术. 2013(05)
[3]金属基复合材料界面反应控制研究进展[J]. 武高辉,姜龙涛,陈国钦,张强. 中国材料进展. 2012(07)
[4]界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用[J]. 王扬卫,于晓东,王富耻,马壮,王璀轶. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[5]无压浸渗制备Si3N4/Al复合材料的反应浸渗机理[J]. 王扬卫,于晓东,王富耻,马壮,康晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[6]SiCp/Al复合材料热膨胀系数的研究[J]. 张帆,孙鹏飞,张国定. 金属热处理. 2000(08)
博士论文
[1]B4C颗粒增强Al基复合材料的制备及焊接性研究[D]. 聂存珠.上海交通大学 2008
[2]陶瓷材料脉冲电流烧结机理的研究[D]. 张东明.武汉理工大学 2002
硕士论文
[1]多孔Si3N4增强2024Al基复合材料的制备及性能研究[D]. 刘仕超.哈尔滨工业大学 2010
[2]TiB2P/6061Al复合材料断裂行为及高温力学性能研究[D]. 周志嵩.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3033394
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高温拉伸后Si3N4/Al复合材料的界面形貌
图 1-2 800℃保温 10min Si3N4/Al 复合材料界面 TEM 分析[23](a) 界面形貌；(b) 界面在 Si3N4[001]带轴高分辨照片图 1-3 Si3N4/Al 复合材料界面反应物形貌[24]l2O4在 Si3N4[1120] 带轴；(b) MgAl2O4在 Si3N4[10 10] 带轴；(c) MgO带轴的高分辨照片 等人[25]研究了无压浸渗法制备 Si3N4/Al-Mg 复合材料的浸渗
图 1-3 Si3N4/Al 复合材料界面反应物形貌[24]Al2O4在 Si3N4[1120] 带轴；(b) MgAl2O4在 Si3N4[10 10] 带轴；(c) MgO带轴的高分辨照片g 等人[25]研究了无压浸渗法制备 Si3N4/Al-Mg 复合材料的浸渗界 容易蒸发，在界面前沿的 Mg 与 Si3N4发生反应生成 Mg3N2；由 950℃的制备条件下该反应的吉布斯自由能为-224.6 kJ/mol，具。随着浸渗界面的推进，Mg3N2与 Al 反应生成 AlN，由于该置提高界面前沿处陶瓷颗粒与基体的润湿性。]等人对压力浸渗法制备的 Si3N4/Al 复合材料的界面反应进行了，在热处理温度低于 850℃时，Si3N4-Al 的界面产物有限；当温度面处会有一层界面层出现，能谱结果显示为 AlN、Al 和 Si，如液相的扩散能力较强，一些 Al 原子会穿过界面和 Si3N4反应，生的 Si 原子会扩散或者溶解在 Al 基体中。所述，Si3N4与 Al 在一定温度和时间下可以发生不同程度的界面反应物与增强体表面氧化状态以及基体合金元素有关，因为合
【参考文献】：
期刊论文
[1]Aging Behavior of Nano-SiC/2014Al Composite Fabricated by Powder Metallurgy and Hot Extrusion Techniques[J]. Zhiguo Wang,Chuanpeng Li,Huiyuan Wang,Xian Zhu,Min Wu,Jiehua Li,Qichuan Jiang. Journal of Materials Science & Technology. 2016(10)
[2]SiC颗粒尺寸对铝基复合材料组织性能的影响[J]. 王行,谢敬佩,郝世明,王爱琴. 粉末冶金技术. 2013(05)
[3]金属基复合材料界面反应控制研究进展[J]. 武高辉,姜龙涛,陈国钦,张强. 中国材料进展. 2012(07)
[4]界面反应对铝熔体与Si3N4多孔陶瓷界面的润湿作用[J]. 王扬卫,于晓东,王富耻,马壮,王璀轶. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[5]无压浸渗制备Si3N4/Al复合材料的反应浸渗机理[J]. 王扬卫,于晓东,王富耻,马壮,康晓鹏. 稀有金属材料与工程. 2007(S1)
[6]SiCp/Al复合材料热膨胀系数的研究[J]. 张帆,孙鹏飞,张国定. 金属热处理. 2000(08)
博士论文
[1]B4C颗粒增强Al基复合材料的制备及焊接性研究[D]. 聂存珠.上海交通大学 2008
[2]陶瓷材料脉冲电流烧结机理的研究[D]. 张东明.武汉理工大学 2002
硕士论文
[1]多孔Si3N4增强2024Al基复合材料的制备及性能研究[D]. 刘仕超.哈尔滨工业大学 2010
[2]TiB2P/6061Al复合材料断裂行为及高温力学性能研究[D]. 周志嵩.哈尔滨工业大学 2009
本文编号：3033394
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